2013.02.01. - Gigantikus fekete lyuk egy kis galaxis szívében

Amerikai és német csillagászok az eddig ismert legnagyobb tömegű fekete lyukat vizsgálták. Az egzotikus objektum tömege gazdagalaxisáénak több mint egytizedét teszi ki.

Egy amerikai-német csillagászcsoport tagjai nagy valószínűséggel az eddigi legnagyobb fekete lyuk tömegét határozták meg az NGC 1277 katalógusszámú galaxisban. A Napnál 17 milliárdszor nagyobb tömegű fekete lyuk a galaxis össztömegének mintegy 14%-át teszi ki, amely nagyban eltér az átlagos 0,1%-os aránytól. Az NGC 1277 és néhány hasonló, szintén a közelmúltban tanulmányozott galaxis alapjaiban változtathatja meg a fekete lyukak és galaxisok kialakulásával és fejlődésével kapcsolatos elméleteket.

Az NGC 1277 galaxis körülbelül 220 millió fényévre helyezkedik el tőlünk a Perzeusz csillagképben. Maga a galaxis mind méretben, mind tömegben csupán 10 százaléka a Tejútrendszernek, a közepén található fekete lyuk becsült átmérője viszont több mint tízszerese a Neptunusz pályaméretének. További érdekesség, hogy a legnagyobb tömegű fekete lyukakat eddig óriási elliptikus galaxisokban találták a csillagászok, míg az NGC 1277 egy kis méretű, ún. lentikuláris (lencse alakú) galaxis.

Az NGC 1277 galaxis a Hubble Űrteleszkóp felvételén.
[NASA/ESA/Andrew C. Fabian]

Az új eredmények a 9,2 méteres Hobby-Eberly Teleszkóppal (HET) végzett Massive Galaxy Survey (MGS) programnak köszönhetők, ennek célja, hogy jobban megértsük, hogyan keletkeznek és fejlődnek a központi fekete lyukak és a galaxisok. Remco van den Bosch (Max Planck Institute für Astronomie, Heidelberg / University of Texas), a kutatócsoport vezetőjének elmondása szerint jelenleg három teljesen különböző mechanizmus létezik, melyek megmagyarázzák a kapcsolatot a fekete lyukak tömege és szülőgalaxisuk tulajdonságai között, de egyelőre nem lehet eldönteni, melyik elmélet áll legközelebb a valósághoz.

A legnagyobb problémát az okozza, hogy nincsen elég rendelkezésre álló adat. Jelenleg közel 100 galaxisban levő fekete lyuk tömege ismert. Mivel a fekete lyukak tömegének meghatározása meglehetősen bonyolult és hosszadalmas feladat, a kutatócsoport a HET Massive Galaxy Survey felmérés során válogatja ki azokat a galaxisokat, amelyek potenciálisan érdemesek lehetnek a további megfigyelésekre. A csoport a programban szereplő 800 galaxisból eddig 700-at vizsgált meg részletesen, a kutatómunka tehát jelenleg is folyik. A központi fekete lyukak tömegét a centrális régióban megfigyelhető csillagok és gázanyag mozgásából lehet megbecsülni, ehhez nagy pontosságú spektroszkópiai mérések kivitelezésére és elemzésére van szükség.

Az NGC 1277 centrumában lévő, 17 milliárd naptömegű fekete lyuk becsült átmérője közel 11-szerese a Neptunusz pályájának.
[D. Benningfield/K. Gebhardt/StarDate]

Az NGC 1277-ről korábban a Hubble Űrteleszkóppal is készítettek felvételt, aminek segítségével meg tudták határozni a galaxis fényességét a középponttól mért különböző távolságokban. A kutatók összekombinálták ezeket a HET méréseivel, majd különböző modellszámításokat futtattak le. Ezek eredményeként adódott, hogy a fekete lyuk tömege közel 17 milliárdszorosa a Napénak (összehasonlításképpen a Tejútrendszer közepén levő fekete lyuk tömege körülbelül 4 millió naptömeg). Az eredmény először meglepte a kutatócsoport tagjait, de a többszörös ellenőrzést követően meggyőződtek annak helyességéről.

A csillagászok eddig úgy gondolták, hogy a galaxisok és a központjukban található fekete lyukak méretei között szoros kapcsolat van. Az eddigi, uralkodó nézet szerint a fekete lyukak a galaxisuk tömegének legfeljebb 0,1%-át érhetik el, ennek oka, hogy a fekete lyuk korlátozott mennyiségű gázanyagot képes elnyelni. Ha túl sok anyagot nyel el, akkor a felesleg nagysebességű jet formájában kilökődik. Ha az elmélet helyes, akkor az NGC 1277 esetében valami egészen furcsa dolog történik, ami megengedi, hogy a fekete lyuk az eddig gondoltnál jóval nagyobb mennyiségű anyagot nyeljen el, ennek részletei azonban egyelőre nem világosak. A kutatócsoport néhány további galaxist is azonosított, melyek hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek, mint az NGC 1277, ezekkel kapcsolatban ugyanakkor még további vizsgálatok szükségesek. Amennyiben a hasonlóság beigazolódik, akkor a vizsgált objektumok a galaxisok egy új osztályát jelentik, melyek tulajdonságainak pontos megértéséhez új elméletek szükségesek.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazinban jelent meg.

Forrás:

• McDonald Observatory News 2012.11.29.